EP3436651A1 - Tragstruktur für eine windenergieanlage - Google Patents

Tragstruktur für eine windenergieanlage

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EP3436651A1
EP3436651A1 EP17715125.5A EP17715125A EP3436651A1 EP 3436651 A1 EP3436651 A1 EP 3436651A1 EP 17715125 A EP17715125 A EP 17715125A EP 3436651 A1 EP3436651 A1 EP 3436651A1
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EP
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support structure
joining surfaces
structure according
section
segments
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Daniel Bartminn
Artur CZARNECKI
Benjamin Matlock
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Innogy SE
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a support structure, in particular for a wind power plant, having at least two segments which are connected to each other such that their longitudinal axes are substantially collinear with each other, wherein at least one of the segments is a tube shot, at least two facing each other, at least in sections has interconnected joining surfaces.
  • support or Un ⁇ ter Jardin of the type mentioned for example, as foundation piles, transition pieces or as an element of the tower of a wind turbine, especially for offshore use.
  • the supporting or substructures serve on the one hand to ensure a reliable anchoring of the wind turbine in the (sea) bottom and on the other hand to carry the nacelle and the rotor.
  • the previously known support structures are assembled from so-called pipe shots. Each tube shot is in turn made of one or more sheets, which are bent in accordance with the shape of the segment to be produced such that the sheet metal edges or joining surfaces which are opposite one another in the bent state can be welded together.
  • the welding of the opposed sheet metal edges is normally carried out by means of a longitudinal weld, the at ⁇ example as double-sided butt seam in accordance with EN ISO 2553, Table2, may be performed by means of submerged arc welding.
  • the opposing plate edges are sharpened, for example, to realize a welded-through, double-sided butt weld in the subsequent welding process, so that a compound of the opposing plate edges on the entire wall thickness of the tube shot takes place.
  • the support structure is then assembled from a plurality of correspondingly formed pipe sections, by connecting anei bordering pipe sections by means of a round ⁇ weld, in particular a welded double V-seam, frontally so that the respective longitudinal axes of the pipe sections are collinear to each other.
  • the object underlying the present invention is achieved by a support structure having the features of the independent claim.
  • Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
  • the of the present invention is based is solved by a supporting structure, in particular for a wind ⁇ energy installation, having at least two segments, which are so connected ⁇ each other that their longitudinal axes are essential chen are collinear to one another, wherein at least one of the segments a length of pipe is that has at least two mutually facing, at least partially interconnected joining surfaces.
  • the compound of Fügeflä ⁇ chen according to a second aspect of at least one support bracket.
  • Both segments can be designed as a tube shot.
  • the Tra ⁇ gelement can be composed of a variety of segments.
  • the connection of the joining surfaces serves to keep the tube section in shape before and / or after the frontal connection with the segment.
  • the connection may be such that they may be configured removably or releasably temporarily and thus, in particular according to one stirnsei ⁇ term connecting pipe section and segment.
  • a welded connection in particular a weld whose thickness is at least partially smaller than the wall thickness of the pipe section, offers the advantage that the process time and the heat input into the component are reduced in comparison to solutions which require thorough welding through the full wall thickness can. Surprisingly it has It has been shown that joining the joining surfaces in subareas is sufficient to reliably hold the tube in the production process in shape.
  • the thickness of the welded joint, in particular a weld seam ⁇ thereby, the extent of the weld joint along the wall thickness of the pipe section.
  • the wall thickness of the tube ⁇ shot corresponds to the thickness of the unwound sheet from which the tube shot has been made by forming.
  • the welded connection can consequently be a stapling seam, which represents a prefixing of the tube section for subsequent handling and connecting operations. After the tube ⁇ shot has been connected to the front side with another segment, the stapling seam can be removed or remain on the component.
  • the weld joint can extend over a partial length, two or more lengths or the entire length of the pipe section.
  • the length of the tube section is measured parallel to the longitudinal axis.
  • a plurality of sepa ⁇ ratic spot welds or one or more longitudinal welds in the region of a partial length, a length portion or along the entire length of the pipe section may be provided.
  • the thickness d 1 of the weld joint measured in a section transverse to the longitudinal axis may be less than or equal to 1/2, preferably less than or equal to 1/10, more preferably less than or equal to 1/20 of the wall thickness d 2 of the pipe section, and therefore one of the Rules dl -S 0.5 * d2, preferably dl -S 0, l * d2, more preferably dl -S 0.05 * d2 meet.
  • the wall thickness of the tube ⁇ Committee may for example be 100 mm, while the thickness of the welded joint, for example the weld bead of a weld, only 5 mm or less.
  • the thickness dl may be present, for example, the seam thickness s in accordance with EN ISO 2553, Table 5, ⁇ act.
  • the joining surfaces can be connected to one another via at least one retaining clip according to a second aspect of the invention. It may be an intermediate piece, which may be fastened cohesively or releasably in the region of the joining surfaces in order to connect the joining surfaces with each other.
  • the retaining clip serves to hold the tube shot in the desired shape for handling and connecting operations and, if necessary, in the completely assembled state. After the tube shot has been connected to the front side with another segment, the retaining clip can be removed or remain on the component.
  • the clip has the advantage that it can be dispensed with Runaway ⁇ rising longitudinal weld in the joint surfaces and yet the dimensional stability of the pipe section is guaranteed.
  • the joining surfaces facing each other may have a distance of one meter from each other, wherein this distance is bridged by means of the retaining clip in order to establish a connection between the joining surfaces. It is understood that two or more retaining clips may be provided between the joining surfaces.
  • the retaining clip may be secured by a weld, screw, bolt rivet or magnetic connections in the region of a respective joining surface.
  • the welded joint can thereby be such be ⁇ performs play, in the above-described manner, no full penetration welding is carried out, but the weld only a portion of the thickness and / or length of the facing, to be connected Bauteilab- makes cuts.
  • the retaining clip can be bordered on two sides of the joining surfaces and / or flush with the outer and / or inner circumferential surface of the pipe section. In this way, the retaining clip can be integrated into the wall geometry of the pipe section, without increasing the external dimensions of the component or the required installation space of the pipe section in the assembled state to ver ⁇ .
  • the holding ⁇ clip may have a concave rounded portion, at least, the fillet can in particular substantially proceed without jumps in the joining surfaces.
  • the fillet can be used as a passage for cables, lines, pipes or other holding and / or connecting elements and thus serve as Naturalgangsöff ⁇ tion of the environment towards the interior of the pipe section and vice versa.
  • the retaining clip may have a substantially biconcave shape.
  • a biconcave shape is distinguished, in particular, by two mutually facing fillets, which can preferably each transition substantially without jumps into the opposite joining surfaces.
  • a Hal ⁇ teklammer each arranged at a distance from the two end faces of a pipe section on two sides the transmission of tensile stresses in reduce adjacent or adjacent welds.
  • a bi ⁇ concave retaining clip can therefore serve in particular for crack inhibition or crack limitation between two adjacent arranged welds.
  • a propagating crack of a weld seam can thus be interrupted or brought to a standstill in the region of the retaining clip without a crack propagation into adjacent weld seams taking place over the retaining clip.
  • a recess in particular a fillet, is provided in at least one transition region between at least one of the joining surfaces and an end face of the tube section.
  • the recess may be shaped in the manner of a circular or elliptical section.
  • longitudinal weld can be relieved who ⁇ , since a distance between the longitudinal weld seam and an end-side circumferential weld is formed by the recess, so that the longitudinal seam and the circumferential weld does not pass directly over into each other.
  • the welds in the region of the recess along its thickness extension can be subjected to a mechanical post-processing on the face side, in particular by cold forming or hot forming, in particular forging.
  • At least two, in particular four, recesses may be provided in the support structure, wherein the recesses are in particular assigned to each other opposite to an end face.
  • a pipe section having two pairwise oppositely ⁇ arranged recesses which are associated with an end face of this pipe section.
  • the two recesses can be in a longitudinal section each in the manner of a quarter circle be formed, wherein the mutually oppositely arranged ⁇ recesses can complement each other in particular to form a semicircle.
  • the recesses arranged opposite one another can form an ellipse half in longitudinal section. In this way, a uniform load and strain relief of provided in the region of the joining surfaces welded joint can be achieved.
  • At least two, in particular four, recesses may be provided in the support structure, wherein the recesses are in particular facing away from each other and assigned to opposite end surfaces.
  • recesses may be provided in each case on both end faces of a tube section in order to relieve an optionally provided longitudinal seam.
  • the support structure has a recess insbeson ⁇ particular is at least at least in sections, completely covered by a face of an adjacent segment.
  • the recess will therefore be limited ⁇ in the axial direction by the end face of the adjacent segment.
  • no radi ⁇ ales welding of the pipe section takes place at the adjacent segment so that a circumferential weld is at this point interrupted.
  • a recess provided in the region of the pipe wall can serve, for example, as a cable feedthrough.
  • at least section wise ⁇ at least one recess in a recess of an adjacent segment überge ⁇ hen.
  • the recess of the pipe section and the recess of the adjacent segment which may also be a tube shot, can thus be arranged so that they merge into one another in the axial direction and, for example, to complement a substantially circular or elliptical in longitudinal section through-hole.
  • At least two recesses of two adjacent segments are arranged circumferentially at an angle offset from one another, in particular such that no overlap of the recesses in accordance with a further alternative or in addition proposed embodiment Axial direction is given and the recess of one of the assigned end face of the other segment is limited or spanned.
  • the weld joint may have undergone mechanical post-processing to increase its strength.
  • the welded joint has compressive residual stresses in a thickness cross section, wherein the residual compressive stresses have been generated in particular by cold forming and / or forging.
  • the introduction of residual compressive stresses in the weld reduces the susceptibility to cracking under tensile load. If a thickness cross-section of the welded connection, in particular a weld, is used in this case, this means a section across, in particular orthogonal, to the longitudinal axis of the support structure.
  • the residual compressive stresses in the region of the weld can be detected in a known manner and can be estimated, for example, by determining the surface hardness of the seam.
  • the welded connection may have been relieved by drilling.
  • the weld Holes or recesses include, which are specifically arranged in areas that are susceptible to cracking ⁇ on the basis of tensile residual stresses.
  • the transition regions between a longitudinal seam and an adjacent circumferential seam can be relieved by a core bore, whereby a part of the longitudinal seam, in particular its transition region to the base material, is removed at least in sections .
  • a thickening of the pipe wall is provided in areas of the pipe section, which are assigned to the joining surfaces. Due to the thickening in the region of or adjacent to the joining surfaces, the rigidity of the support structure can be improved overall. Furthermore, the tendency of the structure to buckling or shell buckling can be reduced.
  • stabilizing elements can be provided within the segments, in particular for stiffening the segments in the radial direction.
  • the stabilizing elements may be carried out at play than ⁇ struts or webs, which abut at their opposite ends respectively to the inner lateral surface of a segment and stiffen the respective segment in the radial and axial direction.
  • Within a segment can be arranged distributed in a cross-sectional plane or in the axial direction a plurality of struts or stabilization ⁇ elements, which have a radial offset relative to each other, and are arranged, for example, a star-shaped over-lapping.
  • the joining surfaces can be at least partially spaced apart from one another. have the.
  • the tube shot can therefore be shaped in the manner of an open profile, such as a C-profile or the like, wherein the facing joining surfaces may for example have a distance of 1 m or more to each other - in particular at a diameter of the pipe section of 7 m and a length of 3 m.
  • the support structure may comprise a tube weft, in which the joining surfaces abut each other at least in sections, in particular substantially completely.
  • the joining surfaces can be "abutted" and directly adjoin one another, in which case the joining surfaces can easily be joined together directly with one or more longitudinal welds, whereby the longitudinal welds can preferably have a smaller thickness than the wall thickness of the tube shot in FIG region of the joining surfaces.
  • mess contacting joining surfaces further provide the advantage that the circumferential weld to ei ⁇ nem adjacent segment without interruption can be welded. in particular, when submerged arc welding is a continuous weld advantageous because the seam can be produced without settling of the welding apparatus.
  • a sheet may be arranged, wherein the plate is projecting in particular substantially in the tube interior he stretches ⁇ and / or has a substantially L-shaped cross section.
  • the sheet metal can in each case be welded to the joining surfaces, so that the joining surfaces are indirectly connected to one another via the sheet metal.
  • longitudinal welds extending substantially parallel to one another can be provided, which border the sheet metal on both sides at least in sections and in each case connect to one of the joining surfaces.
  • the sheet metal can be used to hold and guide cables, Lines or pipes and / or for fastening components of corrosion protection systems or maintenance facilities serve.
  • at least one corrosion protection device is arranged between the joining surfaces.
  • AKKS active katho ⁇ disches corrosion protection system
  • a (single) corrosion protection device arranged between the joining surfaces may already be sufficient to ensure the corrosion protection for both the inner and the outer lateral surface of the tube section. It is therefore not necessary to apply separate sacrificial or extraneous anode anodes to a respective tube section both for the interior and the exterior, so that the arrangement of one or more sacrificial and / or external current anodes between the joint surfaces for the corrosion protection of the inner and outer Lateral surface is sufficient.
  • an edge rounding is provided in at least one transition ⁇ range between a joining surface and an end surface of the pipe section at least, in particular, that the weld one of the edge rounding associated region of the mutually facing joint surfaces fills partly or completely.
  • At least one edge rounding is provided in at least one transition region between a joining surface and an inner and / or outer lateral surface of the tube section, in particular that the welded connection partially or completely fills a region of the facing facing surfaces assigned to the edge rounding.
  • the edge rounding can reduce the notch effect in the area of the weld joint and increase the strength of the weld seam.
  • the edge rounding can be viewed in a cross-section or in a longitudinal section such that a jump-free transition between a joining surface and an inner and / or outer lateral surface, or a non-jutting transition between a joining surface and an end face of the tube section is formed. "Jump-free" means present case that the over ⁇ transition is performed, for example, a constant tangent or curvature continuous from ⁇ .
  • the wall thickness of the tube section is designed to be tapered in a region adjacent to the joining surfaces, in particular wedge-shaped in the manner of a chamfer tapers.
  • the taper can be achieved, for example, in that a completely welded-through weld in the area of the joining surfaces is subsequently partially removed, in particular by grinding blasting or the like.
  • the narrowing may have been introduced before the Verschwei ⁇ SEN in a region adjacent to the joining surfaces the area of the pipe section, in particular by forming and / or machining.
  • FIG. 1 shows a support structure according to the invention in a perspective view from above;
  • FIG. 2 shows the support structure from FIG. 1 in a cross section from above;
  • FIG. 3 shows a further support structure according to the invention in a side view;
  • 4 shows a further support structure according to the invention in a perspective view from above;
  • FIG. 5 shows a further support structure according to the invention in a perspective view from above
  • Fig. 6 shows another support structure according to the invention in a perspective view from above.
  • Figure 1 shows a support structure 10 according to the invention, which is composed of a plurality of segments 12, 14, 16, wherein only three segments 12, 14, 16 are shown by way of example.
  • the segments 12, 14, 16 are connected to one another in such a manner on the front side that their longitudinal axes run essentially collinear with one another and thus coincide along a common longitudinal axis L.
  • the frontal connection is realized by radial welding of the segments, so that the segments are connected to each other via a circumferential weld 17.
  • the radial welds 17 can be welded through the front side over the full wall thickness of the segments 12, 14, 16.
  • the segments 12, 14, 16 are pipe sections and each made from a formed sheet metal blank.
  • the sheet thickness is of the segments 12, 14, 16 t in each case about 100 mm.
  • the segments 12, 14 have mutually facing joining surfaces 18, which are connected to one another via welded joints 20.
  • the connection or coupling of the joining surfaces 18 of the segment 12 takes place indirectly via a metal sheet 22 arranged between the joining surfaces.
  • the sheet 22 is connected on two sides in each case via longitudinal welds 20 with the joining surfaces 18. It has a substantially L-shaped cross section and is projecting into the tube interior.
  • a corrosion protection device (not shown) may alternatively or additionally be provided between the joint surfaces 18 according to further embodiments of the support structure.
  • the respective thickness a of the weld seams 20 is approximately 5 mm and is thus smaller than the sheet thickness t.
  • the respective thickness a of the welds 20, the sheet thickness t of the segment 12 and the sheet 22 are shown in FIG. 2 in a cross section along the plane II, the plane II being oriented orthogonal to the longitudinal axis L.
  • connection of the joining surfaces 18 of the segment 14 comprises, in addition to two metal sheets 22, a retaining clip 24 which is arranged between the metal sheets 22 (FIG. 1).
  • the retaining clip 24 is bordered on two sides by the joining surfaces 18 and is flush with the inner lateral surface (not shown). and outer lateral surface 26 of the segment 14.
  • the holding ⁇ bracket 24 is welded to the joining surfaces 18 of the segment fourteenth
  • the retaining clip 24 has two concave fillets 28, which merge into the joining surfaces 18 substantially without jump, so that in particular no step or no step is provided in the transition from a fillet 28 to the facing joining surfaces 18.
  • the retaining clip 24 has a substantially biconcave shape.
  • the retaining clip 24 Due to the biconcave shape of the retaining clip 24 adjacent or adjacent welds 20 are relieved, so that in ⁇ particular cracking in the region of the welds 20 can be counteracted by tensile stresses. Further, the retaining clip 24 serve as a crack limiter. When one of the weld seams 20 of the segment 14 fails, a crack does not continue over the entire length of the segment 14, but is interrupted in the region of the retaining clip 24.
  • a retaining clip can also be removed after the segments 12, 14, 16 have been connected to one another at the front side. In this way, a greater through-hole can be ge ⁇ create to attach cables or other attachments or to lead through the pipe wall to reduce weight and save costs through reuse of the retaining clip.
  • cold forming can be used to produce gene tensions in the welds 20 has been introduced.
  • Al ⁇ ternatively or in addition, residual compressive stresses can also be introduced by forging into the welds.
  • the residual stresses can be introduced both longitudinally and frontally in a weld 20, as shown in Figure 3 by way of example for two segments 13, 15.
  • a radial weld 21 can be designed to be continuous or interrupted in the area of the joining surfaces. In the areas 30, the strength of the components has been ge ⁇ increases by cold working.
  • the arrows each indicate the direction of the cold deformation of the welds 20, 21 in the context of the end-side reworking. It goes without saying that the welds 20, 21 can also be reworked over the full length of the weld seam on the circumferential side or on the longitudinal side by cold forming and / or forging.
  • Figure 4 shows another embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN support structure 10, with a pipe section 32, and a segment element 34.
  • the pipe section 32 has recesses 36, 38, the recesses is spanned 38 from one end face 40 of the segment 34th
  • the joining surfaces 18 of the tube section 32 are at a distance from one another and can be connected to one another, for example, in the manner of the manner shown in FIG. 1 and / or FIG.
  • the recesses 36, 38 has been dispensed with the representation of the connection of the joining surfaces 18 for the segment 32.
  • the joining surfaces 18 may be present in alternative embodiments of the invention directly against each other and are welded together, for example according to Fig.
  • a plurality of pipe sections 42, 44, 46, 48 may be combined to form a support structure 10 ( Figure 5).
  • Each of the pipe sections 42, 44, 46, 48 may be configured in the region of the joining surfaces 18 in the manner of FIGS. 1, 2, 3 or 4, the arrangement of the recesses 36, 38 being illustrated schematically in FIG.
  • the recesses 36, 38 may be completely covered by the end face of an adjacent segment, so that e.g. the segment 44 associated recesses 38 of the segment 42 viewed in the axial direction along the axis L frontally bounded by the end face 50 of the segment 44.
  • the recesses 36, 38 two segments 46, 48 may be arranged without angular offset from each other and merge into each other. In this way, an enlarged through ⁇ opening in the support structure 10 can be created.
  • Each of the segments 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 may be connected to further segments 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 a support structure 10 are combined.
  • the segments 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 may have one or more corrosion protection devices (not shown), wherein in particular one or more sacrificial and / or or external current anodes between the joining surfaces 18 may be positioned.
  • the segments 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 also stiffened by stabilizing struts (not shown) in the radial direction, or in the region of the joining surfaces Thickening of the wall thickness have.
  • Figure 6 shows another embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN support structure 10.
  • a transition area 52 between a joining surface 18 and an end face 50 of a pipe section 54 is in each case an edge rounding 56 vorgese ⁇ hen.
  • the variants A, B and C show three different Substituted ⁇ staltungen an opening provided in this area welded joint 58th
  • the welded connection 58 fills only a part of a gap 60 formed between the joining surfaces 18.
  • the welded connection 58 completely fills the intermediate space 60 formed between the joining surfaces 18.
  • the welded joint 58 bridges the interspace 60 formed between joining surfaces 18 spaced apart in this variant C in the region of the edge fillets 56.
  • the edge fillet 56 forms a jump-free transition between joining surfaces 18 and the end face 50 of the pipe gun 54
  • Pipe shot 55 may also have edge rounding.
  • the weld connection 58 extends across the entire width of the joining surfaces 18.
  • the wall thickness of the pipe section 54 is designed tapering in a region adjacent to the joining ⁇ surfaces 18 area 62 in the manner of a chamfer, such as the detail D can be seen.
  • the taper 62 has been produced here by the fact that a weld 64 has subsequently been partly removed in the area of the joining surfaces 18.
  • the weld 64 has a smaller thickness than the wall thickness of the tube section in a non-tapered region 66.
  • segment / tube section (the support structure) 16, 32, 34, 42, segment / tube section (the support structure)

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Abstract

Die Erfindung betrifft Tragstruktur, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit zumindest zwei Segmenten (12, 14, 16), die derart miteinander verbunden sind, dass deren Längsachsen (L) im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, wobei wenigstens eines der Segmente (12, 14, 16) ein Rohrschuss ist, der wenigstens zwei einander zugewandte, zumindest abschnittsweise miteinander verbundene Fügeflächen (18) hat. Es wird eine Tragstruktur (10) bereitgestellt, die dadurch in verkürzter Zeit herstellbar und die kostengünstiger ist, dass die Verbindung der Fügeflächen (18) wenigstens eine Schweißverbindung (20) aufweist, wobei die Dicke der Schweißverbindung (20) geringer ist als die Wanddicke des Rohrschusses (12, 14, 16), und/oder die Verbindung der Fügeflächen (18) wenigstens eine Halteklammer (24) aufweist.

Description

Tragstruktur für eine Windenergieanlage
Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit zumindest zwei Segmenten, die der- art miteinander verbunden sind, dass deren Längsachsen im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, wobei wenigstens eines der Segmente ein Rohrschuss ist, der wenigstens zwei einander zugewandte, zumindest abschnittsweise miteinander verbundene Fügeflächen hat.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Trag- bzw. Un¬ terstrukturen der eingangs genannten Art beispielsweise als Gründungspfähle, Übergangsstücke oder als Element des Turms einer Windenergieanlage zu verwenden, insbesondere für den Offshore-Einsatz . Die Trag- bzw. Unterstrukturen dienen dazu, einerseits eine zuverlässige Verankerung der Windenergieanlage im (Meeres- ) Boden zur gewährleisten und andererseits das Maschinenhaus und den Rotor zu tragen. Die vorbekannten Tragstrukturen werden aus sogenannten Rohrschüssen zusammengebaut. Jeder Rohrschuss wird wiederum aus einem oder mehreren Blechen hergestellt, die entsprechend der Form des herzustellenden Segments derart gebogen werden, dass die sich im gebogenen Zustand gegenüberstehenden Blechkanten bzw. Fügeflächen miteinander verschweißt werden können.
Die Verschweißung der sich gegenüberstehenden Blechkanten erfolgt üblicherweise mittels einer Längsschweißnaht, die bei¬ spielsweise als beidseitige Stumpfnaht gemäß EN ISO 2553, Ta- belle 2, mittels Unterpulverschweißen ausgeführt sein kann. Dabei werden die gegenüberstehenden Blechkanten beispielsweise angeschärft, um im nachfolgenden Schweißprozess eine durchgeschweißte, beidseitige Stumpfnaht zu realisieren, so dass eine Verbindung der gegenüberstehenden Blechkanten über der gesamten Wanddicke des Rohrschusses erfolgt. Sowohl das Vorbereiten der gegenüberstehenden Blechkanten als auch das Herstellen einer durchgeschweißten, beidseitigen Stumpfnaht sind zeit- und kostenintensiv.
Die Tragstruktur wird anschließend aus einer Vielzahl von entsprechend gebildeten Rohrschüssen zusammengebaut, indem anei- nandergrenzende Rohrschüsse mittels jeweils einer Rund¬ schweißnaht, insbesondere einer durchgeschweißten Doppel-V- Naht, stirnseitig so verbunden werden, dass die jeweiligen Längsachsen der Rohrschüsse kollinear zueinander verlaufen.
Zur Herstellung einer entsprechenden Tragstruktur sind folglich viele Schweißnähte mit einer großen Gesamtlänge notwen- dig, wodurch sich die Herstellung der Tragstruktur aufwendig und kostenintensiv gestaltet. So sind z.B. zur Herstellung und Verbindung zweier Segmente, die jeweils eine Höhe von drei Metern und einen Durchmesser von sieben Metern aufweisen, Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von ca. 28 m notwendig, nämlich 2*3 m Längsschweißnaht zur Verbindung der sich gegenüberstehenden Seitenkanten bzw. Materialkanten der einzelnen Rohrschüsse und ca. 22 m Rundschweißnaht zur stirnseitigen Verbindung der zwei Segmente. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragstruktur bereitzustellen, die in verkürzter Zeit herstellbar und die folglich kostengünstiger ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Tragstruktur mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Tragstruktur, insbesondere für eine Wind¬ energieanlage, mit zumindest zwei Segmenten, die derart mit¬ einander verbunden sind, dass deren Längsachsen im Wesentli- chen kollinear zueinander verlaufen, wobei wenigstens eines der Segmente ein Rohrschuss ist, der wenigstens zwei einander zugewandte, zumindest abschnittsweise miteinander verbundene Fügeflächen hat. Nach einem ersten Aspekt weist die Verbindung der Fügeflächen wenigstens eine Schweißverbindung auf, wobei die Dicke der Schweißverbindung zumindest abschnittsweise ge¬ ringer ist als die Wanddicke des Rohrschusses. Alternativ oder ergänzend zum ersten Aspekt weist die Verbindung der Fügeflä¬ chen gemäß einem zweiten Aspekt wenigstens eine Halteklammer auf .
Beide Segmente können als Rohrschuss ausgeführt sein. Das Tra¬ gelement kann aus einer Vielzahl von Segmenten zusammengesetzt sein . Die Verbindung der Fügeflächen dient dazu, den Rohrschuss vor und/oder nach der stirnseitigen Verbindung mit dem Segment in Form zu halten. Die Verbindung kann dabei dergestalt sein, dass sie temporär und damit insbesondere nach einem stirnsei¬ tigen Verbinden von Rohrschuss und Segment entfernbar bzw. lösbar ausgestaltet sein kann.
Das Vorsehen einer Schweißverbindung, insbesondere einer Schweißnaht, deren Dicke zumindest abschnittsweise geringer ist als die Wanddicke des Rohrschusses, bietet den Vorteil, dass im Vergleich zu Lösungen, die ein Durchschweißen über die volle Wanddicke fordern, die Prozesszeit und der Wärmeeintrag in das Bauteil verringert werden können. Überraschend hat sich gezeigt, dass bereits ein Verbinden der Fügeflächen in Teilbereichen ausreichend ist, um den Rohrschuss im Produktions- prozess zuverlässig in Form zu halten. Die Dicke der Schweißverbindung, insbesondere einer Schwei߬ naht, ist dabei die Erstreckung der Schweißverbindung entlang der Wanddicke des Rohrschusses. Mit anderen Worten werden so¬ wohl die Wanddicke des Rohrschusses als auch die Dicke der Schweißverbindung in einem Schnitt quer zur Längsachse, ins- besondere orthogonal zu einer inneren und/oder äußeren Mantelfläche des Rohrschusses, gemessen. Die Wanddicke des Rohr¬ schusses entspricht der Dicke des abgewickelten Blechs, aus dem der Rohrschuss durch Umformen hergestellt worden ist. Die Schweißverbindung kann folglich eine Heftnaht sein, die eine Vorfixierung des Rohrschusses für nachfolgende Handha- bungs- und Verbindungsvorgänge darstellt. Nachdem der Rohr¬ schuss stirnseitig mit einem weiteren Segment verbunden worden ist, kann die Heftnaht entfernt werden oder am Bauteil ver- bleiben.
Die Schweißverbindung kann sich über eine Teillänge, zwei oder mehr Längenabschnitte oder die gesamte Länge des Rohrschusses erstrecken. Die Länge des Rohrschusses wird dabei parallel zur Längsachse gemessen. Insbesondere können eine Mehrzahl sepa¬ rater Punktschweißungen oder eine oder mehrere Längsschweißnähte im Bereich einer Teillänge, eines Längenabschnitts oder entlang der gesamten Länge des Rohrschusses vorgesehen sein. Die in einem Schnitt quer zur Längsachse gemessene Dicke dl der Schweißverbindung, beispielsweise der Schweißraupe einer Schweißnaht, kann kleiner oder gleich 1/2, bevorzugt kleiner oder gleich 1/10, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1/20 der Wanddicke d2 des Rohrschusses sein, und demnach eine der Vorschriften dl -S 0,5*d2, bevorzugt dl -S 0,l*d2, weiter bevorzugt dl -S 0,05*d2 erfüllen. So kann die Wanddicke des Rohr¬ schusses beispielsweise 100 mm betragen, während die Dicke der Schweißverbindung, beispielsweise der Schweißraupe einer Schweißnaht, lediglich 5 mm oder weniger beträgt. Bei der Dicke dl kann es sich vorliegend beispielsweise um die Naht¬ dicke s gemäß EN ISO 2553, Tabelle 5, handeln.
Alternativ oder ergänzend können die Fügeflächen gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung über wenigstens eine Halteklammer miteinander verbunden sein. Dabei kann es sich um ein Zwischenstück handeln, das stoffschlüssig oder lösbar im Bereich der Fügeflächen befestigt sein kann, um die Fügeflächen miteinander zu verbinden. Die Halteklammer dient dazu, den Rohr- schuss für Handhabungs- und Verbindungsvorgänge und ggf. im fertig montierten Zustand in der gewünschten Form zu halten. Nachdem der Rohrschuss stirnseitig mit einem weiteren Segment verbunden worden ist, kann die Halteklammer entfernt werden oder am Bauteil verbleiben.
Die Halteklammer bietet den Vorteil, dass auf eine durchge¬ hende Längsschweißnaht im Bereich der Fügeflächen verzichtet werden kann und dennoch die Formstabilität des Rohrschusses gewährleistet wird. So können die einander zugewandten Füge- flächen beispielsweise einen Abstand von einem Meter zueinander aufweisen, wobei dieser Abstand mit Hilfe der Halteklammer überbrückt wird, um eine Verbindung zwischen den Fügeflächen herzustellen. Es versteht sich, dass zwei oder mehr Halteklammern zwischen den Fügeflächen vorgesehen sein können.
Die Halteklammer kann durch eine Schweiß-, Schraub-, Bolzen- Niet- oder Magnetverbindungen im Bereich einer jeweiligen Fügefläche befestigt sein. Die Schweißverbindung kann dabei bei- spielsweise in voranstehend beschriebener Weise derart ausge¬ führt sein, dass kein Durchschweißen erfolgt, sondern die Schweißung lediglich einen Teilbereich der Dicke und/oder Länge der einander zugewandten, zu verbindenden Bauteilab- schnitte ausmacht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Halteklammer zweiseitig von den Fügeflächen eingefasst sein und/oder bündig zu der äußeren und/oder inneren Mantelfläche des Rohrschusses abschließen. Auf diese Weise kann die Halteklammer in die Wandungsgeometrie des Rohrschusses eingebunden werden, ohne die äußeren Abmessungen des Bauteils bzw. den erforderlichen Bauraum des Rohrschusses im fertig montierten Zustand zu ver¬ größern .
Um möglichst wenig Zugspannungen in angrenzende bzw. benachbart vorgesehene Schweißnähte einzuleiten, kann die Halte¬ klammer wenigstens eine konkave Ausrundung aufweisen, wobei die Ausrundung insbesondere im Wesentlichen sprungfrei in die Fügeflächen übergehen kann. Die Ausrundung kann als Durchführung für Kabel, Leitungen, Rohre oder anderer Halte- und/oder Anschlusselemente genutzt werden und somit als Durchgangsöff¬ nung von der Umgebung hin zum Inneren des Rohrschusses dienen und umgekehrt.
Alternativ oder ergänzend kann die Halteklammer eine im Wesentlichen bikonkave Form aufweisen. Ein solche bikonkave Form zeichnet sich insbesondere durch zwei voneinander abgewandte Ausrundungen aus, die bevorzugt jeweils im Wesentlichen sprungfrei in die gegenüberliegenden Fügeflächen übergehen können. Auf diese Weise kann eine jeweils unter einem Abstand zu den beiden Stirnseiten eines Rohrschusses angeordnete Hal¬ teklammer zweiseitig die Übertragung von Zugspannungen in an- grenzende bzw. benachbarte Schweißnähte reduzieren. Eine bi¬ konkave Halteklammer kann daher insbesondere zur Risshemmung oder Rissbegrenzung zwischen zwei benachbart angeordneten Schweißnähten dienen. Ein sich ausbreitender Riss einer Schweißnaht kann somit im Bereich der Halteklammer unterbrochen bzw. zum Stillstand gebracht werden, ohne dass über die Halteklammer hinweg eine Rissfortpflanzung in angrenzende Schweißnähte stattfindet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Tragstruktur ist in wenigstens einem Übergangsbereich zwischen wenigstens einer der Fügeflächen und einer Stirnfläche des Rohrschusses eine Aussparung, insbesondere eine Ausrundung, vorgesehen. Die Aussparung kann nach Art eines Kreis- oder Ellipsenabschnitts geformt sein. Durch die Aussparung kann eine ggf. im Bereich der Fügeflächen vorgesehene Längsschweißnaht entlastet wer¬ den, da durch die Aussparung ein Abstand zwischen der Längsschweißnaht und einer stirnseitigen Rundschweißnaht gebildet wird, so dass die Längsnaht und die Rundschweißnaht nicht unmittelbar ineinander übergehen. Zudem können die Schweißnähte im Bereich der Aussparung entlang ihrer Dickenerstreckung stirnseitig einer mechanischen Nachbearbeitung unterzogen werden, insbesondere durch Kaltumformung oder Warmumformung, insbesondere Schmieden.
Gemäß einer Weiterbildung können in der Tragstruktur wenigstens zwei, insbesondere vier, Aussparungen vorgesehen sein, wobei die Aussparungen insbesondere einander gegenüberliegend einer Stirnfläche zugeordnet sind. Demnach kann beispielsweise ein Rohrschuss zwei einander paarweise gegenüberliegend ange¬ ordnete Aussparungen aufweisen, die einer Stirnfläche dieses Rohrschusses zugeordnet sind. Die beiden Aussparungen können in einem Längsschnitt jeweils nach Art eines Viertelkreises geformt sein, wobei sich die einander gegenüberliegend ange¬ ordneten Aussparungen insbesondere zu einem Halbkreis ergänzen können. In gleicher Weise können die einander gegenüberliegend angeordneten Aussparungen im Längsschnitt eine Ellipsenhälfte bilden. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Belastung und Zugentlastung einer im Bereich der Fügeflächen vorgesehenen Schweißverbindung erreicht werden.
Alternativ oder ergänzend können in der Tragstruktur wenigs- tens zwei, insbesondere vier, Aussparungen vorgesehen sein, wobei die Aussparungen insbesondere einander abgewandt und entgegengesetzten Stirnflächen zugeordnet sind. So können jeweils an beiden Stirnflächen eines Rohrschusses Aussparungen vorgesehen sein, um eine gegebenenfalls vorgesehene Längsnaht zu entlasten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Tragstruktur ist wenigstens eine Aussparung zumindest abschnittsweise, insbeson¬ dere vollständig, von einer Stirnfläche eines benachbarten Segments überspannt. Die Aussparung wird daher in axialer Richtung durch die Stirnseite des benachbarten Segments be¬ grenzt. Im Bereich der Aussparung findet bevorzugt kein radi¬ ales Verschweißen des Rohrschusses zu dem benachbarten Segment statt, sodass eine Rundschweißnaht an dieser Stelle unterbro- chen ist. Mithilfe der Aussparung kann somit die umfangssei- tige Schweißnahtlänge reduziert werden.
Neben einer Entlastung benachbarter oder angrenzender Schweißnähte kann eine im Bereich der Rohrwandung vorgesehene Aus- sparung beispielsweise als Kabeldurchführung dienen. Um eine möglichst große Durchgangsöffnung in einer Tragstruktur vorzusehen, kann wenigstens eine Aussparung zumindest abschnitts¬ weise in eine Aussparung eines benachbarten Segments überge¬ hen. Die Aussparung des Rohrschusses und die Aussparung des benachbarten Segments, das ebenfalls ein Rohrschuss sein kann, können folglich so angeordnet werden, dass sie in axialer Richtung ineinander übergehen und sich beispielsweise zu einer im Längsschnitt im Wesentlichen kreisförmigen oder ellipti- sehen Durchgangsöffnung ergänzen.
Um im Bereich der einander zugewandten Stirnflächen zweier Segmente möglichst viel Schweißnahtlänge umfangsseitig einzu¬ sparen zu können, sind nach einer weiteren alternativ oder ergänzend vorgeschlagenen Ausgestaltung wenigstens zwei Aussparungen zweier benachbarter Segmente umfangsseitig unter einem Winkelversatz zueinander angeordnet, insbesondere derart, dass keine Überlappung der Aussparungen in axialer Richtung gegeben ist und die Aussparung des einen von der zuge- ordneten Stirnseite des jeweils anderen Segments begrenzt bzw. überspannt wird.
Die Schweißverbindung kann zur Steigerung ihrer Festigkeit einer mechanischen Nachbearbeitung unterzogen worden sein. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Schweißverbindung in einem Dickenquerschnitt Druckeigenspannungen auf, wobei die Druckeigenspannungen insbesondere durch Kaltverformen und/oder Schmieden erzeugt worden sind. Das Einbringen von Druckeigenspannungen in die Schweißnaht reduziert die Anfälligkeit gegen Rissbildungen bei Zugbelastung. Wenn vorliegend von einem Dickenquerschnitt der Schweißverbindung, insbesondere einer Schweißnaht, gesprochen wird, ist damit ein Schnitt quer, insbesondere orthogonal, zur Längsachse der Tragstruktur gemeint. Die Druckeigenspannungen im Bereich der Schweißnaht sind in bekannter Weise nachweisbar und können beispielsweise durch die Bestimmung der Oberflächenhärte der Naht abgeschätzt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Schweißverbindung durch Aufbohren entlastet worden sein. So kann die Schweißnaht Bohrungen oder Ausnehmungen umfassen, die gezielt in Bereichen angeordnet sind, die anfällig für Rissbildungen auf¬ grund von Zugeigenspannungen sind. Beispielsweise können vorliegend die Übergangsbereiche zwischen einer Längsnaht und einer angrenzenden Rundnaht durch eine Kernbohrung entlastet werden, wobei ein Teil der Längsnaht, insbesondere deren Übergangsbereich zum Grundwerkstoff, zumindest ab¬ schnittsweise entfernt wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Tragstruktur ist in Bereichen des Rohrschusses, die den Fügeflächen zugeordnet sind, eine Verdickung der Rohrwandung vorgesehen. Durch die Verdickung im Bereich der bzw. angrenzend an die Fügeflächen kann die Steifigkeit der Tragstruktur insgesamt verbessert werden. Weiter kann die Neigung der Struktur zu Verbeulung bzw. Scha- lenbeulung vermindert werden.
Zur Steigerung der Stabilität und Steifigkeit der Tragstruktur können Stabilisierungselemente innerhalb der Segmente vorge- sehen sein, insbesondere zur Aussteifung der Segmente in radialer Richtung. Die Stabilisierungselemente können bei¬ spielsweise als Streben oder Stege ausgeführt sein, die an ihren entgegengesetzten Enden jeweils an der inneren Mantelfläche eines Segments anliegen und das jeweilige Segment in radialer und axialer Richtung aussteifen. Innerhalb eines Segments können in einer Querschnittsebene oder in axialer Richtung verteilt eine Mehrzahl von Streben oder Stabilisierungs¬ elemente angeordnet sein, die relativ zueinander einen radialen Versatz aufweisen, und beispielsweise sternförmig über- läppend angeordnet sind.
Die Fügeflächen können nach einer weiteren Ausgestaltung der Tragstruktur zumindest abschnittsweise einen Abstand zueinan- der aufweisen. Der Rohrschuss kann daher nach Art eines offenen Profils, wie eines C-Profils oder dergleichen, geformt sein, wobei die einander zugewandten Fügeflächen beispielsweise einen Abstand von 1 m oder mehr zueinander aufweisen können - insbesondere bei einem Durchmesser des Rohrschusses von 7 m und einer Länge von 3 m.
Alternativ oder ergänzend kann die Tragstruktur einen Rohrschuss umfassen, bei dem die Fügeflächen zumindest abschnitts- weise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, aneinander anliegen. Mit anderen Worten können die Fügeflächen „auf Stoß" liegen und unmittelbar aneinander angrenzen. In diesem Fall können die Fügeflächen in einfacher Weise mit einer oder mehreren Längsschweißnähten unmittelbar miteinander verbunden werden, wobei die Längsschweißnähte bevorzugt eine geringere Dicke aufweisen können als die Wanddicke des Rohrschusses im Bereich der Fügeflächen. Einander kontaktierende Fügeflächen bieten weiterhin den Vorteil, dass die Rundschweißnaht zu ei¬ nem angrenzenden Segment ohne Unterbrechung durchgeschweißt werden kann. Insbesondere beim Unterpulverschweißen ist eine durchgehende Schweißnaht vorteilhaft, da die Naht ohne ein Absetzen der Schweißvorrichtung erzeugt werden kann.
Alternativ oder ergänzend kann zwischen den Fügeflächen we- nigstens ein Blech angeordnet sein, wobei das Blech insbesondere sich im Wesentlichen in das Rohrinnere auskragend er¬ streckt und/oder einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist. Das Blech kann jeweils mit den Fügeflächen verschweißt sein, so dass die Fügeflächen über das Blech mittel- bar miteinander verbunden sind. Beispielsweise können sich im Wesentlichen parallel zueinander erstreckende Längsschwei߬ nähte vorgesehen sein, die das Blech zumindest abschnittsweise zweiseitig einfassen und jeweils mit einer der Fügeflächen verbinden. Das Blech kann zum Halten und Führen von Kabeln, Leitungen oder Rohren und/oder zur Befestigung von Komponenten von Korrosionsschutzsystemen oder Wartungseinrichtungen dienen . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Tragstruktur ist zwischen den Fügeflächen wenigstens eine Korrosionsschutzeinrichtung angeordnet. Dabei kann es sich um ein aktives katho¬ disches Korrosionsschutzsystem (AKKS) handeln. Bei einer offenen Profilstruktur mit zueinander beanstandet angeordneten Fügeflächen kann bereits eine (einzelne) zwischen den Fügeflächen angeordnete Korrosionsschutzeinrichtung ausreichend sein, um den Korrosionsschutz sowohl für die innere als auch die äußere Mantelfläche des Rohrschusses zu gewährleisten. Es ist daher nicht erforderlich, sowohl für den Innen- als auch für den Außenbereich separate Opfer- oder Fremdstromanoden an einem jeweiligen Rohrschuss anzubringen, so dass die Anordnung einer oder mehrerer Opfer- und/oder Fremdstromanoden zwischen den Fügeflächen für den Korrosionsschutz der inneren und äußeren Mantelfläche ausreichend ist.
Es kann vorgesehen sein, dass in wenigstens einem Übergangs¬ bereich zwischen einer Fügefläche und einer Stirnfläche des Rohrschusses wenigstens eine Kantenverrundung vorgesehen ist, insbesondere, dass die Schweißverbindung einen der Kantenver- rundung zugeordneten Bereich der einander zugewandten Fügeflächen teilweise oder vollständig ausfüllt.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass in wenigstens einem Übergangsbereich zwischen einer Fügefläche und einer inneren und/oder äußeren Mantelfläche des Rohrschusses wenigstens eine Kantenverrundung vorgesehen ist, insbesondere, dass die Schweißverbindung einen der Kantenverrundung zugeordneten Bereich der einander zugewandten Fügeflächen teilweise oder vollständig ausfüllt. Durch die Kantenverrundung kann die Kerbwirkung im Bereich der Schweißverbindung reduziert und die Festigkeit der Schweißnaht erhöht werden. Die Kantenverrundung kann in einem Querschnitt oder einem Längsschnitt betrachtet dergestalt sein, dass ein sprungfreier Übergang zwischen einer Fügefläche und einer inneren und/oder äußeren Mantelfläche, oder ein sprungfreier Übergang zwischen einer Fügefläche und einer Stirnfläche des Rohrschusses ge- bildet ist. „Sprungfrei" bedeutet vorliegend, dass der Über¬ gang beispielsweise tangentenstetig oder krümmungsstetig aus¬ geführt ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Wanddicke des Rohrschusses in einem an die Fügeflächen angrenzenden Bereich verjüngt ausgeführt ist, insbesondere keilförmig nach Art eine Fase verjüngt ausgeführt ist. Die Verjüngung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine vollständig durchgeschweißte Schweißnaht im Bereich der Fügeflächen nachträglich teilweise abgetragen wird, insbesondere durch Schleifen Strahlen oder dergleichen. Alternativ oder ergänzend kann die Verjüngung bereits vor dem Verschwei¬ ßen in einem an die Fügeflächen angrenzenden Bereich des Rohrschusses eingebracht worden sein, insbesondere durch Umformen und/oder mechanische Bearbeitung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einige Ausführungsbei¬ spiele darstellenden Zeichnungen näher beschreiben. Es zeigen jeweils schematisch: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Tragstruktur in einer perspektivischen Ansicht von oben;
Fig. 2 die Tragstruktur aus Fig. 1 in einem Querschnitt von oben; Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Tragstruktur in einer Seitenansicht ; Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Tragstruktur in einer perspektivischen Ansicht von oben;
Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße Tragstruktur in einer perspektivischen Ansicht von oben;
Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Tragstruktur in einer perspektivischen Ansicht von oben.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Tragstruktur 10, die aus einer Mehrzahl von Segmenten 12, 14, 16 zusammengesetzt ist, wobei lediglich drei Segmente 12, 14, 16 exemplarisch dargestellt sind.
Die Segmente 12, 14, 16 sind stirnseitig derart miteinander verbunden, dass deren Längsachsen im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen und damit entlang einer gemeinsamen Längsachse L zusammenfallen. Die stirnseitige Verbindung ist durch radiales Verschweißen der Segmente realisiert, so dass die Segmente jeweils über eine Rundschweißnaht 17 miteinander verbunden sind. Dabei können die radialen Schweißnähte 17 stirnseitig über die volle Wanddicke der Segmente 12, 14, 16 durchgeschweißt sein.
Die Segmente 12, 14, 16 sind Rohrschüsse und jeweils aus einem umgeformten Blechzuschnitt hergestellt. In dem hier darge¬ stellten Beispiel beträgt die Blechdicke t der Segmente 12, 14, 16 jeweils ca. 100 mm. Die Segmente 12, 14 weisen einander zugewandte Fügeflächen 18 auf, die über Schweißverbindungen 20 miteinander verbunden sind. Die Verbindung bzw. Kopplung der Fügeflächen 18 des Segments 12 erfolgt mittelbar über ein zwischen den Fügeflä- chen angeordnetes Blech 22.
Das Blech 22 ist zweiseitig jeweils über Längsschweißnähte 20 mit den Fügeflächen 18 verbunden. Es weist einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf und ist in das Rohrinnere auskragend erstreckt. Neben dem Blech 22 kann zwischen den Fügeflächen 18 gemäß weiteren Ausführungen der Tragstruktur alternativ oder ergänzend eine Korrosionsschutzeinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die jeweilige Dicke a der Schweißnähte 20 beträgt ca. 5 mm und ist damit geringer als die Blechdicke t. Die jeweilige Dicke a der Schweißnähte 20, die Blechdicke t des Segments 12 sowie das Blech 22 sind in Figur 2 in einem Querschnitt entlang der Ebene II dargestellt, wobei die Ebene II orthogonal zur Längs- achse L orientiert ist.
Wie aus Figur 2 zu erkennen ist, überdecken die Schweißnähte 20 lediglich einen Teil der jeweils zugeordneten Fügeflächen 18, da die Dicke a der Schweißnähte 20 geringer ist als die Blechdicke t des Rohrschusses 12. Wie eingangs bereits ange¬ führt, ist die Darstellung lediglich schematisch zu verstehen, ohne die tatsächlichen Größenverhältnisse maßstabsgetreu wie¬ der zu geben. Die Verbindung der Fügeflächen 18 des Segments 14 umfasst ergänzend zu zwei Blechen 22 eine Halteklammer 24, die zwischen den Blechen 22 angeordnet ist (Fig. 1) . Die Halteklammer 24 ist zweiseitig von den Fügeflächen 18 eingefasst und schließt bündig zur inneren Mantelfläche (nicht dargestellt) und äußeren Mantelfläche 26 des Segments 14 ab. Die Halte¬ klammer 24 ist mit den Fügeflächen 18 des Segments 14 verschweißt . Die Halteklammer 24 weist zwei konkave Ausrundungen 28 auf, die im Wesentlichen sprungfrei in die Fügeflächen 18 übergehen, so dass insbesondere keine Stufe bzw. kein Absatz im Übergang von einer Ausrundung 28 hin zur den einander zugewandten Fügeflächen 18 vorgesehen ist. Die Halteklammer 24 weist eine im Wesentlichen bikonkave Form auf.
Durch die bikonkave Form der Halteklammer 24 werden angrenzende bzw. benachbarte Schweißnähte 20 entlastet, so dass ins¬ besondere der Rissbildung im Bereich der Schweißnähte 20 durch Zugspannungen entgegengewirkt werden kann. Weiter kann die Halteklammer 24 als Rissbegrenzer dienen. Beim Versagen einer der Schweißnähte 20 des Segments 14 setzt sich ein Riss demnach nicht über die gesamte Länge des Segments 14 fort, sondern wird im Bereich der Halteklammer 24 unterbrochen.
Vorliegend ist die Halteklammer 24 dauerhaft in die Trags¬ truktur 10 eingebunden. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann eine Halteklammer auch entfernt werden, nachdem die Segmente 12, 14, 16 stirnseitig miteinander verbunden worden sind. Auf diese Weise kann eine größere Durchgangsöffnung ge¬ schaffen werden, um Kabel oder andere Anbauteile zu befestigen oder durch die Rohrwandung zu führen, das Gewicht zu reduzieren oder durch eine Wiederverwendung der Halteklammer Kosten zu sparen.
Um die Festigkeit der Schweißnähte 20, insbesondere gegenüber Zugbelastungen, zu steigern, sind durch Kaltumformung Druckei- genspannungen in die Schweißnähte 20 eingebracht worden. Al¬ ternativ oder ergänzend können Druckeigenspannungen auch durch Schmieden in die Schweißnähte eingebracht werden. Die Eigenspannungen können sowohl längsseitig als auch stirnseitig in eine Schweißnaht 20 eingebracht werden, wie in Figur 3 exemplarisch für zwei Segmente 13, 15 dargestellt. Eine radiale Schweißnaht 21 kann dabei durchgehend, oder im Bereich der Fügeflächen unterbrochen ausgeführt sein. In den Bereichen 30 ist die Festigkeit der Bauteile durch Kaltverformung ge¬ steigert worden. Die Pfeile deuten jeweils das die Richtung der Kaltverformen der Schweißnähte 20, 21 im Rahmen der stirnseitigen Nachbearbeitung an. Es versteht sich, dass die Schweißnähte 20, 21 zudem über die volle Schweißnahtlänge um- fangsseitig bzw. längsseitig durch Kaltverformung und/oder Schmieden nachbearbeitet sein können.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsge¬ mäßen Tragstruktur 10, mit einem Rohrschuss 32 und einem Seg- ment 34. Der Rohrschuss 32 weist Aussparungen 36, 38 auf, wobei die Aussparungen 38 von einer Stirnseite 40 des Segments 34 überspannt ist. Die Fügeflächen 18 des Rohrschusses 32 weisen einen Abstand zueinander auf und können beispielsweise nach Art der in Figur 1 und/oder Figur 2 dargestellten Weise miteinander verbunden sein. Zur Veranschaulichung der Aussparungen 36, 38 ist auf die Darstellung der Verbindung der Fügeflächen 18 für das Segment 32 verzichtet worden. Insbesondere können die Fügeflächen 18 in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung unmittelbar aneinander anliegen und miteinander verschweißt werden, beispielsweise gemäß Fig. 3, wobei opti¬ onal die in Fig. 3 gezeigte Nachbearbeitung erfolgen kann. Eine Mehrzahl von Rohrschüssen 42, 44, 46, 48 können zu einer Tragstruktur 10 kombiniert werden (Fig. 5) . Jeder der Rohrschüsse 42, 44, 46, 48 kann im Bereich der Fügeflächen 18 nach Art der Figuren 1, 2, 3 oder 4 ausgestaltet sein, wobei in Figur 5 schematisch die Anordnung der Aussparungen 36, 38 dargestellt ist.
Die Aussparungen 36, 38 können vollständig von der Stirnfläche eines benachbarten Segments überspannt sein, so dass z.B. die dem Segment 44 zugeordneten Aussparungen 38 des Segments 42 in axialer Richtung entlang der Achse L betrachtet stirnseitig von der Stirnfläche 50 des Segments 44 begrenzt werden.
Alternativ können die Aussparungen 36, 38 zwei Segmente 46, 48 ohne Winkelversatz zueinander angeordnet sein und ineinander übergehen. Auf diese Weise kann eine vergrößerte Durch¬ gangsöffnung in der Tragstruktur 10 geschaffen werden.
Jedes der Segmente 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 kann mit weiteren Segmenten 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 zu einer Tragstruktur 10 kombiniert werden. Im Bereich der Fügeflächen 18 können die Segmente 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 eine oder mehrere Korrosionsschutzeinrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen, wobei insbeson- dere eine oder mehrere Opfer- und/oder Fremdstromanoden zwischen den Fügeflächen 18 positioniert sein können. Zur Vermeidung von Verbeulung bzw. Schalenbeulung können die Segmente 12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48 zudem durch Stabilisierungsstreben (nicht dargestellt) in radialer Richtung ausgesteift werden, oder im Bereich der Fügeflächen eine Verdickung der Wanddicke aufweisen.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsge¬ mäßen Tragstruktur 10. In wenigstens einem Übergangsbereich 52 zwischen einer Fügefläche 18 und einer Stirnfläche 50 eines Rohrschusses 54 ist jeweils eine Kantenverrundung 56 vorgese¬ hen. Die Varianten A, B und C zeigen drei verschiedene Ausge¬ staltungen einer in diesem Bereich vorgesehenen Schweißver- bindung 58.
Gemäß Variante A füllt die Schweißverbindung 58 nur einen Teil eines zwischen den Fügeflächen 18 gebildeten Zwischenraums 60 aus .
Gemäß Variante B füllt die Schweißverbindung 58 den zwischen den Fügeflächen 18 gebildeten Zwischenraum 60 vollständig aus.
Gemäß Variante C überbrückt die Schweißverbindung 58 den zwi- sehen in dieser Variante C beabstandeten Fügeflächen 18 gebildeten Zwischenraum 60 im Bereich der Kantenverrundungen 56. Die Kantenverrundung 56 bildet einen ein sprungfreien Übergang zwischen Fügeflächen 18 und der Stirnfläche 50 des Rohrschus¬ ses 54. Ein angrenzender Rohrschuss 55 kann ebenfalls Kanten- verrundungen aufweisen.
Im Bereich der Kantenverrundung 56 erstreckt sich die Schweißverbindung 58 über die gesamte Breite der Fügeflächen 18. Die Wanddicke des Rohrschusses 54 ist in einem an die Füge¬ flächen 18 angrenzenden Bereich 62 nach Art eine Fase verjüngt ausgeführt, wie der Einzelheit D zu entnehmen ist.
Die Verjüngung 62 ist hier dadurch erzeugt worden, dass eine Schweißnaht 64 im Bereich der Fügeflächen 18 nachträglich teilweise abgetragen worden ist. Die Schweißnaht 64 weist eine geringere Dicke auf, als die Wanddicke des Rohrschusses in einem nicht verjüngten Bereich 66. Bezugs zeichenliste
10 Tragstruktur
12, 13, 14, 15, Segment / Rohrschuss (der Tragstruktur) 16, 32, 34, 42, Segment / Rohrschuss (der Tragstruktur)
44, 46, 48, 54, 55 Segment / Rohrschuss (der Tragstruktur)
17, 21 radiale Schweißnaht / Rundschweißnaht
18 Fügeflächen
20 Schweißverbindungen / Längsschweißnähte 22 Blech
24 Halteklammer
26 Mantelfläche
28 Ausrundungen
30 Bereich der Kaltverformung
36, 38 Aussparungen
40 Stirnseite des Segments 34
50 Stirnfläche
52 Übergangsbereich
56 Kantenverrundung
58 Schweißverbindung
60 Zwischenraums 60
62 Bereich / Verjüngung / Fase
64 Schweißnaht
a Dicke Schweißnaht
t Blechdicke der Segmente 12, 14, 16
L Längsachse (der Tragstruktur und der
Segmente / Rohrschüsse)

Claims

Patentansprüche
1. Tragstruktur, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit
- zumindest zwei Segmenten (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55), die derart miteinander verbunden sind, dass deren Längsachsen (L) im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, wobei
wenigstens eines der Segmente (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) als Rohrschuss ausgebildet ist, der wenigstens zwei einander zugewandte, zumindest abschnittsweise miteinander verbundene Fügeflächen (18) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fügeflächen (18) mittels wenigstens einer Schwei߬ verbindung (20) miteinander verbunden sind, wobei eine Dicke (a) der Schweißverbindung (20) zumindest ab¬ schnittsweise geringer ist als eine Wanddicke (t) des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55), und/oder
die Fügeflächen (18) mittels wenigstens einer Halteklammer (24) miteinander verbunden sind.
2. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklammer (24)
zweiseitig von den Fügeflächen (18) eingefasst ist und/oder
bündig zu der äußeren und/oder inneren Mantelfläche des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) abschließt.
3. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklammer (24) wenigstens eine konkave Ausrundung (28) aufweist, wobei die Ausrundung (28) insbesondere im Wesentlichen sprungfrei in die Fügeflächen (18) übergeht , und/oder eine im Wesentlichen bikonkave Form aufweist.
4. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Übergangsbe¬ reich zwischen wenigstens einer der Fügeflächen (18) und einer Stirnfläche des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) eine Aussparung (36, 38), insbesondere eine Ausrundung (36, 38), vorgesehen ist.
5. Tragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere vier, Aussparungen (36, 38) vorgesehen sind, wobei die Aussparungen (36, 38) insbesondere einander gegenüberliegend einer Stirnfläche zugeordnet sind und/oder
einander abgewandt entgegengesetzten Stirnflächen zugeordnet sind.
6. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Aussparung (36, 38) zumindest abschnitts¬ weise, insbesondere vollständig, von einer Stirnfläche (40) eines benachbarten Segments (12, 13, 14, 15, 16, 32,
34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) überspannt ist und/oder wenigstens eine Aussparung (36, 28) zumindest abschnitts¬ weise in eine Aussparung (36, 38) eines benachbarten Seg¬ ments (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) übergeht und/oder
wenigstens zwei Aussparungen (36, 38) zweier benachbarter Segmente (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) umfangsseitig unter einem Winkelversatz zueinander angeordnet sind.
7. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schweißverbindung (20, 21) in einem Dickenquerschnitt Druckeigenspannungen aufweist, wobei die Druckeigenspannungen insbesondere durch Kaltverformen und/oder Schmieden erzeugt worden sind
und/oder
die Schweißverbindung durch Aufbohren entlastet worden ist.
8. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Bereichen des Rohrschusses
(12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55), die den Fügeflächen (18) zugeordnet sind, zumindest abschnittsweise eine Verdickung der Rohrwandung vorgesehen ist.
9. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Fügeflächen (18) zumindest abschnittsweise einen Ab¬ stand zueinander aufweisen und/oder aneinander anliegen und/oder
zwischen den Fügeflächen (18) wenigstens ein Blech (22) angeordnet ist, wobei das Blech (22) insbesondere
sich im Wesentlichen in das Rohrinnere auskragend erstreckt und/oder
einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist.
10. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fügeflächen (18) wenigstens eine Korrosionsschutzeinrichtung angeordnet ist.
11. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Übergangsbereich (52) zwischen einer Fügefläche (18) und einer Stirnfläche (50) des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) wenigstens eine Kantenverrundung (56) vorgesehen ist, insbesondere, dass die Schweißverbindung (20, 64) einen der Kantenverrundung (56) zugeordneten Bereich (60) der einander zugewandten Fügeflächen (18) teilweise oder vollständig ausfüllt,
und/oder
in wenigstens einem Übergangsbereich zwischen einer Fü- gefläche (18) und einer inneren und/oder äußeren Mantelfläche des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 55) wenigstens eine Kantenverrundung vorgesehen ist, insbesondere, dass die Schweißverbindung (20) einen der Kantenverrundung zugeordneten Bereich der einander zugewandten Fü- geflächen teilweise oder vollständig ausfüllt.
12. Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wanddicke (t) des Rohrschusses (12, 13, 14, 15, 16, 32, 34, 42, 44, 46, 48, 54, 5)) in einem an die Fügeflächen (18) angrenzenden Bereich (62) verjüngt ausgeführt ist, ins¬ besondere keilförmig nach Art eine Fase verjüngt ausgeführt ist .
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